2020届二轮复习 无机化学工艺流程 作业(江苏专用)

无机化学工艺流程1．(2019·无锡一模)工业上以碳酸锰矿(主要成分为MnCO 3，另含FeO 、Fe 2O 3、CaO 等杂质)为主要原料生产锰酸锂(LiMn 2O 4)的工艺流程如下：(1)为了提高碳酸锰矿浸出的速率，在“酸浸”时可采取的措施有：①适当升高温度；②搅拌；③____________等。

(2)“除铁”时，加入CaO 的目的是______________________________________。

(3)加入MnF 2是为了除去溶液中的Ca 2＋，若控制溶液中F －浓度为3×10－3 mol·L －1，则Ca 2＋的浓度为________mol·L －1[常温时K sp (CaF 2)＝2.7×10－11]。

(4)“合成MnO 2”的化学方程式为____________________________________________ ________________________________________________________________________。

(5)“锂化”是将MnO 2和Li 2CO 3按4∶1的物质的量比配料，球磨3～5 h ，然后升温至600～750 ℃，保温24 h ，自然冷却至室温得产品。

①升温到515 ℃时，开始有CO 2产生，比预计碳酸锂的分解温度(723 ℃)低得多。

可能的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。

②写出该反应的化学方程式：________________________________________________。

解析：(1)为了提高碳酸锰矿浸出的速率，在“酸浸”时可采取的措施有：①适当升高温度；②搅拌；③适当增大硫酸的浓度(或将碳酸锰矿研成粉末等)。

(2)“除铁”时，加入CaO 的目的是调节溶液的pH ，使Fe 3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀而除去。

(3)加入MnF 2是为了除去溶液中的Ca 2＋，若控制溶液中F －浓度为3×10－3 mol·L －1，则c (Ca 2＋)＝K sp (CaF 2)c (F －)2＝2.7×10－11(3×10－3)2 mol·L －1＝3×10－6 mol·L －1。

(4)根据流程图分析可知滤液中MnSO 4被K 2S 2O 8氧化生成MnO 2，则“合成MnO 2”的化学方程式为MnSO 4＋K 2S 2O 8＋2H 2O===MnO 2↓＋K 2SO 4＋2H 2SO 4。

(5)①可能的原因是MnO 2是催化剂，加快了碳酸锂分解。

②该反应的化学方程式为8MnO 2＋2Li 2CO 3600～750 ℃,4LiMn 2O 4＋2CO 2↑＋O 2↑。

答案：(1)增大硫酸的浓度(或将碳酸锰矿研成粉末等)(2)调节溶液的pH ，使Fe 3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀而除去 (3)3×10－6(4)MnSO 4＋K 2S 2O 8＋2H 2O===MnO 2↓＋K 2SO 4＋2H 2SO 4(5)①MnO 2是催化剂，加快了碳酸锂分解②8MnO 2＋2Li 2CO 3=====600～750 ℃4LiMn 2O 4＋2CO 2↑＋O 2↑ 2．(2019·常州一模)金属加工前常用盐酸对金属表面氧化物进行清洗，会产生酸洗废水。

pH 在2左右的某酸洗废水含铁元素质量分数约3%，其他金属元素如铜、镍、锌浓度较低，综合利用酸洗废水可制备三氯化铁。

制备过程如下相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH 如下表所示：回答下列问题：(1)“中和”时调节pH 至________，有利于后续制备得纯度较高的产品。

(2)处理酸洗废水中和后的滤渣，使铁元素浸出。

按照不同的固液比投入“过滤”后滤渣和工业盐酸进行反应的铁浸出率如图所示，实际生产中固液比选择 1.5∶1的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(3)写出“氧化”中发生的离子反应方程式：___________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)“酸溶”后需根据溶液中Fe 2＋含量确定氧化剂的投入量。

用K 2Cr 2O 7标准溶液测定Fe 2＋(Cr 2O 2－7被还原为Cr 3＋)的含量，该离子反应方程式为____________________________ ________________________________________________________________________。

(5)将氯化铁溶液在一定条件下________、________、过滤、洗涤、在氯化氢气氛中干燥得FeCl 3·6H 2O 晶体，在实验室过滤装置中洗涤固体的方法是________________________________________________________________________________________________。

解析：(1)为了后续制备得纯度较高的产品，“中和”时加入熟石灰调节pH 使Fe 3＋沉淀而其他离子不沉淀则调节pH至3.7～4.2。

(2)由题图分析可知，固液比大则铁浸出率低，固液比小则铁浸出率高。

实际生产中固液比选择1.5∶1的原因是固液比大则铁浸出率低；固液比小则所得FeCl3溶液浓度较低，蒸发浓缩需消耗过多的能量，提高了成本。

(3)“氧化”是把溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，离子反应方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。

(4)用K2Cr2O7标准溶液测定Fe2＋(Cr2O2－7被还原为Cr3＋)的含量，该离子反应方程式为6Fe2＋＋Cr2O2－7＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O。

答案：(1)3.7～4.2(2)固液比大则铁浸出率低；固液比小则所得FeCl3溶液浓度较低，蒸发浓缩需消耗过多的能量，提高了成本(3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O(4)6Fe2＋＋Cr2O2－7＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O(5)蒸发浓缩冷却结晶加蒸馏水至恰好浸没固体，待水自然流出，重复2～3次3．(2019·南京三模)以镍废料(主要成分为镍铁合金，含少量铜)为原料，生产NiO的部分工艺流程如下：已知：下表列出了几种金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L－1计算)。

(1)“酸溶”时Ni转化为NiSO4，该过程中温度控制在70～80 ℃的原因是________________________________________________________________________。

(2)“氧化”时，Fe2＋参加反应的离子方程式为______________________________________________________________________________________________________。

(3)“除铁”时需控制溶液的pH 范围为______________________________________。

(4)“滤渣”的主要成分为________________(填化学式)。

(5)“沉镍”时得到碱式碳酸镍[用x NiCO 3·y Ni(OH)2表示]沉淀。

①在隔绝空气条件下，“煅烧”碱式碳酸镍得到NiO ，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

②“沉镍”时，溶液pH 增大，碱式碳酸镍中Ni 元素含量会增加，原因是________________________________________________________________________。

解析：镍废料(主要成分为镍铁合金，含少量铜)加稀硫酸、稀硝酸进行“酸溶”，其中铁、镍溶于酸，铜也与硝酸反应产生氮氧化物；“氧化”时加入H 2O 2可将“酸溶”后溶液中的Fe 2＋氧化为Fe 3＋，加入氢氧化钠调节溶液pH 除去铁离子，过滤得到氢氧化铁滤渣和滤液；向除铁后的滤液中通入H 2S 气体，发生反应H 2S ＋Cu 2＋===CuS ↓＋2H ＋，除去Cu 2＋；再向除铜后的滤液中加入碳酸钠溶液沉淀镍离子，过滤、洗涤、干燥得到的固体经煅烧得到NiO 。

(1)“酸溶”时温度控制在70～80 ℃的原因是温度低于70 ℃，反应速率降低；温度高于80 ℃，HNO 3分解(或挥发)加快。

(2)“氧化”时，Fe 2＋被H 2O 2氧化，离子方程式为2Fe 2＋＋H 2O 2＋2H ＋===2Fe 3＋＋2H 2O 。

(3)“除铁”时使Fe 3＋完全沉淀，而Ni 2＋、Cu 2＋不沉淀，故需控制溶液的pH 范围为3.2≤pH ＜4.2。

(4)通入H 2S 使Cu 2＋沉淀，反应的离子方程式为Cu 2＋＋H 2S===CuS ↓＋2H ＋，则“滤渣”的主要成分为CuS 。

(5)①在隔绝空气条件下，“煅烧”碱式碳酸镍得到NiO 、CO 2和H 2O ，该反应的化学方程式为x NiCO 3·y Ni(OH)2=====煅烧(x ＋y )NiO ＋x CO 2↑＋y H 2O ；②Ni(OH)2中Ni 含量高于NiCO 3，pH 越大，碱式碳酸镍中Ni(OH)2比例越大。

答案：(1)温度低于70 ℃，反应速率降低；温度高于80 ℃，HNO 3分解(或挥发)加快(2)2Fe 2＋＋H 2O 2＋2H ＋===2Fe 3＋＋2H 2O (3)3.2≤pH ＜4.2(4)CuS(5)①x NiCO 3·y Ni(OH)2=====煅烧(x ＋y )NiO ＋x CO 2↑＋y H 2O ②Ni(OH)2中Ni 含量高于NiCO 3，pH 越大，碱式碳酸镍中Ni(OH)2比例越大4．利用废铅蓄电池的铅泥(PbO 、Pb 及PbSO 4等)可制备精细无机化工产品3PbO·PbSO4·H2O(三盐)，主要制备流程如下：(1)步骤①PbSO4转化为难溶PbCO3的离子方程式为_______________________。